Energia Nucleare: cos’è, come viene prodotta e cosa cambia tra fissione e fusione

Vi sono diverse forme di energia in natura: elettrica, meccanica, termica, potenziale, chimica, nucleare. Quella nucleare viene liberata quando si modifica il nucleo degli atomi e si può ottenere attraverso due reazioni differenti: fissione e fusione. Oggi scopriamo assieme queste due reazioni nucleari, i loro vantaggi e svantaggi, e la situazione europea.

Che cos'è l'energia nucleare

L'energia nucleare si libera dall'unione o dalla divisione di nuclei atomici. Piccole quantità di materia vengono trasformate in energia, grazie alla famosa equivalenza fra massa ed energia descritta da Einstein, E = m c², tramite la velocità della luce c. Dalla divisione di atomi pesanti si ha liberazione di energia attraverso il processo di fissione nucleare, mentre dall'unione di due atomi leggeri si ha la fusione nucleare. Vediamole più nel dettaglio.

Nel caso della fissione nucleare si parte solitamente da un atomo pesante, come ad esempio uranio, che venendo diviso è in grado di liberare energia. Questa energia viene poi convertita in altre forme di energia, come ad esempio termica o elettrica, per poter essere sfruttata dall'uomo. Il processo di fissione però, oltre all'energia, genera anche neutroni e scorie radioattive, da stoccare con attenzione.
La fusione nucleare si ottiene invece dall'unione di due atomi leggeri come ad esempio deuterio e trizio, due parenti stretti dell'idrogeno. Il deuterio si estrae dall'acqua di mare mentre il trizio viene principalmente prodotto all'interno della centrale stessa, attraverso l'irradiazione di acqua pesante, contenente deuterio. Questo processo fisico genera energia, neutroni ed elio.

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Fissione e fusione nucleare, quali sono le differenze?

Breve storia delle centrali nucleari a fissione

L'utilizzo della fissione nucleare per ricavare elettricità risale al termine della Seconda Guerra Mondiale – più nello specifico dopo la chiusura del progetto Manhattan. Il primo reattore per scopi scientifici, EBR-I (Experimental Breeder Reactor I), entrò in funzione nel 1951 negli Stati Uniti e fu utilizzato dai ricercatori fino al 1964. Inizialmente fu capace di alimentare soltanto quattro lampadine da 200 watt ciascuna, per poi passare ad un intero edificio.

La prima centrale nucleare a grande scala fu Calder Hall, in Inghilterra. Fu utilizzata per la produzione di energia elettrica ed armi a partire dal 1956. Successivamente furono costruite altre centrali a fissione in tutto il mondo –  specialmente a partire dagli anni '70 a causa della crisi petrolifera. Purtroppo, la loro diffusione subì parzialmente una franata alla fine degli anni '80 in seguito al tragico incidente di Chernobyl.

Per quanto riguarda invece la fusione nucleare siamo ancora alla fase sperimentale. Proprio l'Italia gioca un ruolo centrale per la futura realizzazione di ITER a Caradache, nel sud della Francia, grazie agli esperimenti MITICA e SPIDER installati al CNR di Padova.

Le centrali nucleari a fissione attive in Europa

Quante centrali a fissione sono attive in Europa? E quante in l'Italia?
In Europa ci sono più di 180 centrali elettronucleari formate da uno o più reattori. In Francia, ad esempio, ci sono 19 centrali per un totale di 58 reattori sparsi su tutto il territorio nazionale. E in Italia? L'energia nucleare fu sfruttata in Italia solo dal '63 al '90. Successivamente le centrali italiane di Latina, Sessa Aurunca (CE), Trino (VC) e Caorso (PC)  furono chiuse per anzianità o a seguito del referendum dell'87. Queste centrali generavano più di 1.4 GW di potenza netta, pari al 3-4% del fabbisogno energetico interno di quegli anni.

Il dibattito sull'uso del nucleare oggi

Nel mondo, le centrali a fissione sono molto utili per la produzione costante di energia elettrica, che non dipende da condizioni atmosferiche, come per eolico e solare. La densità di energia liberata per unità di massa é molto più elevata rispetto alla combustione di legno o gas naturale e questo implica un minor consumo di materia prima. Questo tipo di impianti, inoltre, non produce emissioni di anidride carbonica (CO₂) o metano (CH₄), gas ad effetto serra che hanno un impatto notevole sulla temperatura dell'atmosfera terrestre.

D'altra parte, gli impianti esistenti sono di grandi dimensioni e, dunque, molto costosi da realizzare. L'accettabilità sociale inoltre limita la diffusione di questo tipo di impianti a causa del rischio percepito. Questi impianti, infatti, generano scorie radioattive, le quali devono essere controllate e stoccate. Anche l'impianto stesso, una volta spento, deve essere continuamente controllato e raffreddato.